改性六氯环三聚磷腈的制备及阻燃性能

第1期 崔巍，等:改性六氯环三聚磷腈的制备及阻燃性能 +17 +
改性六氯环三聚磷腈的制备及阻燃性能
崔
巍
佟
飞
解
海
2,张进2#，谭路2
(1.抚顺职业技术学院，辽宁抚顺113122;2.山西大同大学化学与化工学院，山西大同037009)
摘要:将
环三磷腈和
B -酰胺为起始原料，通过亲核取代
新型 。

红
谱、氢核磁谱和碳 谱
("酬MR 和13C 1W R ) 的 构进行表征， 表征 以作为 的特征 使用。

扫描 分析(DSC )技术分析了 的 定性， 表 的 始分解 286.5 \ 。

将 的 加于环 ，评价了 性能。

氧指 显 加 的环 指 为24±0山，较添加同样量的
的氧指数更高，这表 •
的改性 环 的 更优， 良的 特性。

关键词： 环三磷腈；
％
中图分类号:TQ 314.24
文献标识码！ A
文章编号：1008-021X ( 2021 # 01-0017-03
Preparation and Fl^me Ret^rdancy of Modified Hexachlorocyclotrijjhosphazene
Cui Wei^，Tong F e3，Xie Hai2，Zhang Jin2#，Tan Lu2
(1.College of Fushun Vocational and Technical，Fushun 113122,China;
2.College of Chemical and Chemical Engineering，Shanxi Datong University，Datong 037009，China)
Abstract &
The modified polyphosphazene fame retardant was synthesized fromHexachlorocyclotriphosphazene and Rhodamine B-
amide by nucleophilic substitution reaction. The structure of tl i e synthesized flame retardant was characterized by IR ，1HNMR and 13 CNMR ，w hich can be used as t he characteristic data of the flame retardant. The thermal stability of the fame retardant was analyzed by differential scanning calorimetry (DSC ). The results showed that the initial decomposition retardant was about 286.5 The flame retardancy of flame retardant in epoxy resin was evaluated. The oxygen index data showed that the oxygen i ndex of epoxy resin added with flame retardant was 24 ±0.1，which was higher than that of commercial flame retardant ，which indicated that the modified hexachlorocyclotriphosphazene had better fame retardancy than commercial fame retardant in epoxy resin.
Key words &hexachlorocyclotriphosphazene ;Rhodamine amide ;flame retardant
环三磷腈作为一种新型的有机磷系阻燃剂骨架材料，是磷
代表性化 [1_3*。

环 N 、P 原子通 .键 接，有高 的氮与磷，其构的协同体系有良好性能[4_9]。

环 分 为CI 6N 3P 3或（N P C H 定的六元环 构 定性能良好，同时衍生化的特点，其衍生 备 和 的优异性能， 定性好，环 显 优良的 性和 性能，氧 指数为25 ~ 65,已广泛 和 性 J -中[10-6]。

环三磷腈类化合物具有阻燃性能好、合成简单、易于
提纯、 廉优点， 也可以 改进许多高分 '料的 性能。

作为一种新型磷-氮系 骨架 ，其分 构 个可被取代的C1原子，通分子设计可以生
种衍生 、吸收剂和 化剂[17_20] 。

5高、 分 大、 定性 的 系化 系
展的一个。

文 B 酰胺、 环 为原
乙胺存
下发生亲核取代 制得改性环 。

本文
路线 1。

Fig.141新型磷腈类阻燃剂的合成路线
Synthesis route of novel phosphonitrile fame retardants
收稿日期=2020-09-29作者简介:崔巍（1971—），辽宁抚顺人，抚顺职业技术学院副教授，获硕士学位，
主要从事化工技术研究。

.18 .
山东化工
SHANDONG CHEMICAL INDUSTRY2021年第50卷
1实验
1.1仪器及试
差示扫描量热分析仪（DSC)采用耐驰的DSC214 polyma，升 温速率20 \/m i n，温度范围15 ~ 400 \%红外（IR)用Perkin- Elemer PE2983红 谱仪测定；布 公司的
AVANCE *500 Bruker A型500 MHz核磁共振仪测定，TMS为内标;氧指数测试采用上海千实机电科技有限公司的F101型指 ，测标准采用GB/T 2406.2—2009, 指数法测定 行为第2部分:室温试验》。

实验 为国产（或进口）化学纯或分析纯。

1.2 环 的制备
在250 mL :加人40 g PC l(和50 m L干燥的氯化
，然将搅和滴液 分别与 接并固定。

下启强力搅搅 滴加20 m L吡啶，最后色液体。

紧接 个250 m L的加入100m L上述的 ，11g:的NH4CI，强力搅拌并加热回流
冷凝，加入上一步 的黄色液体，再回流 1J，毕冷 。

继向系加人150 m L水，萃取，下 ，无水硫酸 。

，将所得到的 减 ，内晶现
作，加入石油醚进行萃取 石油醚的 环三。

接 80\的油 里加热回流2 J，冷 将石油醚旋 色晶体。

环境下进行 重结晶 纯净的六氯环 。

为110 ~ 112 \，与参考文 致[17]。

1.3!的制备
250 m L的，将3.6 g罗丹明B溶解于40 mL 乙，再将9.6 m L乙二 下逐滴加入，搅，滴加毕后，将所得的 80 \下回流24 h，液
色变为橙红色，TLC监测 ，，将 液冷却，减
液体，将1 mC/L的HC1溶液加人该物 ，滴加的过程 的酸碱性进行 测，直
液的pH 达到9〜10之。

减 ，并 15m L蒸水 ， 3 ，粉色 。

，所的B-酰胺的量。

熔点为206〜208 \，与参考文献值一致[11]。

1.4 B性环 的制备
装有搅 和回流冷凝管的250 mL :加入1 g 制得的 环 ，20m L的，使充分溶解（如
下 进行微 解）。

接加入3.4 g的上述 的B -酰胺继续搅拌，通入N保，70 \，滴加20 mL三乙胺，大约6h毕，待反应液冷却，倒人水中，大 ，产。

2结果与讨论
2.1 量热分析（D S C)测
线性 的DSC 进行分析，在氮气保下，，取 5〜6 mg左右进行测试。

穿现吸热峰，则表 高 现融化吸热现象，高现峰，则说
时就出现分解。

图2 的DSC测 ，由
，新型 高，出现了 峰，这表 现之前已 始分解。

并且 2可始分解 为286.5 \，高的分解温度，适合做。

Fig.2 DSCcurve of anew typeof phosphonitrile flameretardant 2.2图的测定
的改性 利进行红外测试，结果如 3所述。

由图3可见，其在3396 cm-处，出现单一的N-H振动峰，峰，，以定伯的峰，仲 ：的峰，这说 环 的氯离子被取代，了
B 的伯 ，了仲 。

Fig.3 Infrared spectra of new phosphonitrile flame retardants
2.3的测
所 的粉红色产物进行了 H 谱和C.谱图测，4(5。

以作为该种改性聚磷
的特征谱图，用于产品鉴定和质量分析。

AVANCE 111 500 BRUItliR A&T Cento ftNU
Sample:LZ-l Solvent:CDCI3
Specimm: huaxueyuan-bu/iiiduui I0I3-I IH
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图4新型磷腈类阻燃剂的氢核磁谱图
Fig.4 Hydrogen nuclear magnetic spectrum of a new type of
phosphonitrile flame retardant
第1期崔巍，等:改性六氯环三聚磷腈的制备及阻燃性能
• 19 •
F i g . 5 C ar l D o
n nu
cle a r m a gn eti c s p ectr um of a n e w ty pe o f
ph os ph o n itril e fl a me retar d a nt
2.4氧指数测定
E 51环 加10%的改性 ，测性。

指数测 进行评价，其测 i 如表1。

将
F R -03 也 10%的添加 加到E 51环 ，制备样条并测 指数， 也表1中，表1中同时将 加 的纯环氧E 51 的
指数测 也列人。

由表 文所 的改性聚
，其氧指测 高 和 加阻燃
的环 。

这表 改性 良好的 ：， 高分 作为添加型 使用。

表1 氧指数测试结果（仅添加10%对比）T a b l e 1 O xy g e n Ind e x te s t R es u lt s o f n e w ph os ph o n itril e f a me
retar d a n t s (wit h o n l y 10% a dd e d )
种类氧指数
纯环氧树脂20六±0中商用阻燃剂（FR -03)23.7±0.1新型磷腈阻燃剂
24±0六
3
结
环 和 B 酰胺通过亲核取代反应，制了 一种新型的改性 。

红、 和D S C : 进行了表征，获得了该型 的红外、 谱，可的 定和分析。

将改性 化 作为环 1旨的添加型 ， 指 性能进行了评价， 表 的改性 的 FR -03
更加显著的 ， 改性 卤阻， 的 价值。

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(本文文献格式:崔
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4 £ t i £ t i £ t i £ t i £ t i £ t i £ t i £ t i £ t i £ t i £ t i £ t i £ t i £ t i £ t i £ t i £ t i £ t i £ t i £ t i £ t i £ t i £ t i £ t i £ t i £ t i £ t i £ t i £ t i £ t i £ t i £ t i £ t i £ t i £ t i £ t i £ t i £ t i £ t i £ t i £ t i £ t i £ t i £ t i £ t i £ t i
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